Акустические материалы и изделия

Рассматриваемые вопросы

1. Звукопоглощающие материалы и устройства

2. Звукоизолирующие материалы, структуры, свойства

Акустическими называются материалы, способные уменьшать энергию звуковой волны, снижать уровень громкости внутреннего или внешнего шума.

Акустические материалы принято подразделять в зависимости от назначения, структуры и свойств на звукопоглощающие и звукоизоляционные или прокладочные.

Особенности структуры и свойств.Звукопоглощающие материалы и изделия предназначаются для снижения уровня звукового давления в помещениях жилых, производственных и общественных зданий. Поток звуковой энергии при падении звуковых волн на поверхность ограждения частично отражается поверхностью ограждения, остальная звуковая энергия проходит через ограждение. Коэффициент звукопоглощения равен отношению неотраженной энергии, поглощенной поверхностью, к падающей энергии в единицу времени. Поглощение звуковой энергии в однородном пористом материале происходит за счет энергетических потерь на вязкое трение, преодолеваемое воздушным потоком в порах материала, теплообмена между стенками пор и воздухом, релаксационных процессов в материале с неидеальной упругостью скелета. Чем большую пористость имеет материал, чем больше развита поверхность пор и больше пор сообщается между собой, тем больше его звукопоглощение. Поэтому звукопоглощающие материалы должны обладать большой открытой пористостью преимущественно сообщающегося и разветвленного характера. Желательны размеры пор от 0, 01 до 0, 1 см. Звукопоглощение на низких частотах происходит в более крупных порах. Увеличение влажности материала резко снижает коэффициент звукопоглощения по всему диапазону частот.

Эффективность звукопоглощающих материалов оценивается по классам в зависимости от величины коэффициента звукопоглощения: свыше 0, 8 – первый класс; от 0, 8 до 0, 4 – второй и от 0, 4 до 0, 2 включительно – третий. Звукопоглощение материалов зависит от их толщины, расположения по отношению к источнику звука и других факторов. Для усиления поглощения звуковой энергии материалы дополнительно перфорируют. Размер и форма отверстий в изделиях, их наклон, глубина, а также процент перфорации, т.е. отношение площади, занимаемой отверстиями, к общей площади плиты, влияют на коэффициент звукопоглощения. При этом обычно перфорация плит увеличивает коэффициент звукопоглощения более чем на 10–12 %.

Основные виды звукопоглощающих материалов и их применение.Самыми эффективными звукопоглощающими материалами, имеющими высокие значения коэффициентов звукопоглощения в широкой полосе частот (от 125 до 8000 Гц), являются минераловатные изделия из супертонкого стекловолокна. Однако их применение допускается при наличии специальных покрытий, обеспечивающих высокую степень защиты от нежелательной эмиссии частиц стекловолокна.

Достаточно эффективные звукопоглощающие материалы плотностью 250–500 кг/м³ получают из вспученного перлита и вяжущего из жидкого стекла или синтетических смол. Газосиликатные плиты «Силакпор» выпускают обычно плотностью до 350 кг/м³ в сухом состоянии. При этом прочность при сжатии составляет до 0, 1 МПа. Промышленность выпускает гипсовые плиты со сквозной перфорацией. Плиты армируются дробленым стекложгутом и поливинилхлоридным шнуром, стеклопором, перлитом. Эффективен двухслойный материал, наружным слоем которого является перфорированная плита из гипсокартонного листа, а внутренним, подстилающим слоем – нетканое полотно или фильтровальная бумага.

Звукопоглощающие отделочные изделия выпускают в основном в виде плит, имеющих хороший декоративный внешний вид, различные размеры. Фактура этих плит может быть щелевидной, трещиноватой, бороздчатой, круглой, иметь рельефы и быть окрашенной. Звукопоглощающие плиты лучше располагать в конструкции с различным воздушным зазором – «на относе». Используют для звукопоглощения в конструкциях резонаторы, т.е. щиты или пластины, расположенные на некотором расстоянии от поверхности ограждения; кроме того, применяют резонаторные перфорированные экраны, располагаемые вдали от ограждения и оклеенные с обратной стороны тканевым покрытием.

В общественных и промышленных зданиях используют звукопоглощающие устройства, которые изготовляют из металла, фанеры, пластмассы в виде перфорированных панелей, расположенных «на относе» от стены. Используют пустотелый звукопоглощающий керамический кирпич, имеющий форму акустического резонатора – полости с узкой горловиной. Керамический звукопоглощающий материал является не только отделкой, но и несущим строительным элементом.

Звукоизоляционные, или, как их часто еще называют, прокладочные, материалы применяют для звукоизоляции от ударного шума в многослойных конструкциях перекрытий и перегородок и частично для поглощения воздушного шума. Нормируемыми параметрами звукоизоляции являются индекс изоляции воздушного шума ограждающей конструкции и индекс приведенного уровня ударного шума над перекрытием (в децибелах).

В зависимости от структуры конструкции делят на акустические однородные и акустические неоднородные. К первым относят конструкции, которые совершают колебания как единое целое, у вторых отдельные части совершают отличные друг от друга перемещения, что возможно при слоистой системе конструкции из разнородных материалов. Звукоизолирующая способность акустически однородных конструкций прямо пропорциональна десятичному логарифму массы, что определяет их недостаточную эффективность. Повышения звукоизолирующей способности акустически неоднородных конструкций добиваются применением слоистых систем с прослойками, в том числе воздушными, в которых динамический модуль упругости материала несоизмеримо меньше упругости материала жестких слоев. Например, модуль упругости бетонов – от 5000 до 30000 МПа, а воздуха – всего 0, 14 Мпа. Важнейшим свойством, определяющим эффективность изоляционного прокладочного материала, является его жесткость. Жесткость связана с толщиной прослойки и динамическим модулем упругости материала. По величине динамического модуля упругости звукоизоляционные прокладочные материалы делятся на классы: I – до 1 МПа, II – от 1 до 5 МПа, III – от 5 до 15 МПа. По деформативности звукоизоляционные материалы делятся на мягкие (относительное сжатие свыше 15 %) – имеют волокнистую или пористо-губчатую структуру; полужесткие – имеют относительное сжатие от 5 до 10 %; жесткие – до 5 % и твердые – около нуля.

В качестве эффективных звукоизоляционных материалов применяют маты и плиты полужесткие минерало- и стекловатные на синтетическом связующем, маты стекловатные прошивные, плиты древесно-волокнистые, пенопласты (полиуретановые и поливинилхлоридные), пористую резину.

Контрольные вопросы

1. Структуры и свойства звукопоглощающих материалов.

2. Эффективность звукопоглощающих материалов.

3. Основные виды звукопоглощающих устройств, конструкции.

4. Конструкции и структуры звукоизолирующих устройств.

Отделочные материалы

Рассматриваемые вопросы

1. Назначение отделочных материалов

2. Общая характеристика лакокрасочных материалов

3. Материалы на основе древесины

4. Отделочные каменные материал

5. Отделочные материалы из керамики, камня, металла, полимеров

Материалы, применяемые для отделки строительных конструкций и сооружений, должны защищать их от воздействия окружающей среды; придавать завершающее архитектурное оформление; создавать особые санитарно-гигиенические условия, уменьшающие запыление, загрязнение, увлажнение, защиту от шума и др.; обеспечивать возможность восстановления поверхности отделки. Во всем мире резко увеличивается объем производства отделочных материалов, расширяется ассортимент, повышаются качество и выразительность, столь необходимые современному городу, общественным зданиям и жилищу.

Разнообразные отделочные материалы и изделия, применяемые в современном строительстве, классифицируют по технологическому признаку (лакокрасочные материалы, изделия из природного и искусственного камня, керамики, стекла, металлов, лесных материалов, полимеров и др.) и архитектурно-строительным видам (материалы для наружной отделки; внутренней отделки; покрытия полов; специальных целей). Ряд материалов и изделий применяют для отделки как внутренних интерьеров, так и фасадов зданий, предъявляя к ним повышенные эксплуатационные и эстетические свойства. Среди эксплуатационных свойств важнейшими являются санитарно-гигиенические, создающие в помещениях здоровые условия для жизни, работы и отдыха, а также огнестойкие, токсикологические, радиационные характеристики, удовлетворяющие соответствующим нормам.

Решающее влияние на техническую и экономическую эффективность отделочных материалов оказывают фактический срок службы, эксплуатационные расходы на текущие и капитальные ремонты, а также общий срок службы с учетом морального старения.

Лакокрасочными материалами называют вязкожидкие составы, наносимые на поверхность конструкции тонким слоем, который через определенное время отвердевает и образует пленку, прочно сцепляющуюся с основанием. В настоящее время эти материалы являются наиболее распространенными среди отделочных.

Лакокрасочные материалы обычно совмещают функции отделки и защиты поверхности строительных конструкций из металла, железобетона, дерева, кирпича и других материалов от воздействия среды. К лакокрасочным материалам относятся: 1) грунтовки и шпатлевки для подготовки поверхности к окраске; 2) красочные составы (краски), образующие покрытия нужного цвета; 3) лаки, создающие пленку, отличающуюся блеском; 4) компоненты грунтовок, красок, лаков – связующие вещества, пигменты, растворители и разжижители (разбавители), пластификаторы, отвердители и другие специальные добавки.

Общая характеристика лакокрасочных материалов.По основному составу лакокрасочные материалы – это композиты, состоящие из матричного связующего (пленкообразующего) вещества и наполнителя (в том числе пигмента). Краски(красочные составы)бывают масляные, эмалевые, водные (водоразбавляемые) и др. Растворитель и разбавитель позволяют получить жидко-вязкую консистенцию состава, в том числе без дополнительного расхода связующего. Этими компонентами соответственно являются органические растворители и вода (в водных и вододисперсионных красочных составах). Полимерное связующее и органический растворитель образуют лак, а лак с пигментом составляют эмаль (эмалевую краску).

Красочные материалы и покрытия различают преимущественно по химическому и эксплуатационному признакам (табл. 16.1). В основу обозначения материалов положены вид, природа пленкообразующего вещества и их назначение. Обозначение красочных составов имеет буквенные и цифровые индексы. Буквы обозначают принадлежность материала к той или иной группе по роду пленкообразующего, например, алкидноакриловые – АС, глифталевые – ГФ, кремнийорганические – КО, мочевинные (карбамидные) – МИ, перхлорвиниловые – ХВ, полиакриловые – АК, полиамидные – ПА, поливинилацетатные – ВА, силикатные – ЖС, эпоксидные – ЭП и т.д. В табл. 17.1 приведена классификация красочных материалов по группам эксплуатации покрытий.

Таблица 17.1. Классификация красочных материалов по группам эксплуатации

Наименование материала по назначению	Группа эксплуатации	Условия эксплуатации
Атмосферостойкие		Покрытия, стойкие к различным климатическим воздействиям, эксплуатируемые на открытой площадке
Ограниченно атмосферостойкие		Покрытия, эксплуатируемые под навесом и внутри неотапливаемых помещений
Консервационные		Покрытия, применяемые для временной защиты окрашиваемой поверхности
Водостойкие		Покрытия, стойкие к воздействиям воды и ее паров
Специальные		Покрытия, обладающие специфическими свойствами: стойкостью к рентгеновскому излучению; светящиеся

Пример обозначения. Эмаль ХВ-16 – перхлорвиниловая эмаль (ХВ) для атмосферостойких покрытий 1, регистрационный номер 6.

Красочные составы по своей консистенции могут быть жидкими, вязкими, пастообразными. Каждому способу нанесения краски соответствует оптимальная вязкость, при которой не возникают дефекты поверхности покрытий. Для определения вязкости красок применяют вискозиметры. Жизнеспособность красочных составов определяется временем, в течение которого вязкость системы после смешения компонентов практически не изменяется. Технологичность нанесения красочного материала зависит от времени высыхания связующего, в течение которого жидкий лакокрасочный состав, нанесенный тонким слоем, затвердевает и превращается в пленку.

Основные компоненты красочных составов.В качестве сырья в производстве красок и лаков применяют пленкообразующие вещества, наполнители, пластификаторы, растворители, сиккативы, а также вспомогательные материалы (стабилизаторы, диспергаторы и т.д.).

Пленкообразующие вещества или связующие служат для сцепления между собой частиц пигмента и создания тонкой пленки лакокрасочного покрытия, прочно держащейся на окрашенной поверхности. От свойств связующего зависят технологические и эксплуатационные свойства, а главное долговечность красочного покрытия. В масляных красках в качестве связующего используют олифы; в нитролаках – производные целлюлозы; в клеевых красках – клеи и т.д.

Пигменты – это сухие красящие порошки, являющиеся также наполнителями системы, нерастворимые в воде, масле и других растворителях. По происхождению пигменты классифицируют на природные (минеральные) и синтетические (минеральные и органические). Природные пигменты получают путем измельчения, обогащения, термической обработки минерального сырья (охра, умбра, сурик железный и др.). Синтетические неорганические (титановые, литопоновые и цинковые белила, сурик свинцовый, оксид хрома и т.д.) и органические (фталоцианиновые красители и др.) пигменты получают в результате сложных химических реакций и технологических процессов.

В отделочные составы для их удешевления, повышения декоративных и защитных свойств добавляют тонкоизмельченные наполнители: тальк, диатомит, молотый песок, слюду и особенно часто мел и известняки. Расширяется применение в качестве наполнителей органических полимерных порошков: полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида и др.

Масляные краски представляют собой смесь пигмента и связующего вещества (олифы), тщательно протертых в специальных машинах-краскотерках до получения однородной смеси. Олифа способна " высыхать", отвердевая за счет окисления кислородом воздуха. Ускоряют этот процесс сиккативы

Олифы делят на четыре вида: а) натуральные (получаемые при переработке растительных масел); б) полунатуральные или уплотненные (олифа-оксоль – раствор оксидированного растительного масла и сиккативов в уайт-спирите); в) комбинированные – продукты полимеризации и обезвоживания высыхающих или полувысыхающих масел; г) синтетические (сланцевая, олифа этиноль).

Лаки представляют собой растворы пленкообразующих синтетических или натуральных смол в органических растворителях, образующие после высыхания твердую прозрачную однородную пленку. В строительстве в основном применяют масляно-смоляные, нитроцеллюлозные, битумные и другие лаки.

Эмали (эмалевые краски) получают в результате перетирания сухих пигментов с лаками.

Алкидные (глифталевые и пентафталевые) эмали выпускают готовыми к употреблению, а при загустевании к ним добавляют скипидар или уайт-спирит. Эти эмали обладают определенной твердостью, атмосферостойкостью, способностью высыхать при обычной температуре не более чем за 1-2 суток. Они применяются для окраски металла, прошпаклеванных штукатурных поверхностей и т.д.

Применяют также нитроэмалевые краски на основе нитролаков. Нитроэмалевые краски отличаются быстрым высыханием – 15–45 минут.

Летучесмоляные (перхлорвиниловые) краски представляют собой суспензию пигментов в перхлорвиниловой смоле, растворенной в органических растворителях. Их применяют для наружных работ по штукатурке, бетону, камню, кирпичу и дереву.

Водоразбавляемые краски. В малярных работах широко применяют водоразбавляемые краски в виде готовых форм – водоэмульсионные или вододисперсионные, полимерцементные, силикатные – и приготовляемые на месте работ – клеевые, известковые, цементные и др. Вододисперсионные краски состоят из двух несмешивающихся жидкостей, при этом частицы одной – глобулы – распределены в другой – дисперсионной или внешней фазе, эмульгатора, препятствующего слипанию глобул, пигмента и специальных добавок. Вода, являясь внешней фазой, отсасывается пористым основанием подложки, на которую нанесена краска, и частично испаряется. При этом происходит распад эмульсии, слипание глобул и образование красочного покрытия. После отверждения покрытие становится водостойким, воздухопроницаемым. При этом вододисперсионные краски не токсичны и технологичны, так как могут легко разбавляться водой до требуемой вязкости. К вододисперсионным относятся поливинилацетатные (на основе ПВА-дисперсии) краски, обладающие определенной водостойкостью, достаточной адгезией к бетону, штукатурке, дереву, а также стиролбутадиеновые (на основе латекса СКС-5) и акрилатные краски, отличающиеся водостойкостью, повышенной атмосферостойкостью и долговечностью и применяемые для отделки фасадов зданий, влажных помещений.

Порошковые краскипредставляют мелкодисперсную сухую смесь, состоящую их твердых полимеров, наполнителей, пигментов и специальных добавок. Покрытия наносятся на защищаемую поверхность различными методами с разогревом красочного состава до рабочей вязкости и переходом в капельно-жидкое состояние. Последующая монолитизация – слияние частиц краски и их отверждение – приводит к образованию химически стойкого покрытия в широком интервале температур эксплуатации.

Материалы на основе древесины и продуктов ее переработки

Древесина относится к традиционным материалам, издавна используемым при отделке помещений и устройстве покрытий полов. Она долгое время будет удерживать и, может быть, улучшать свои позиции даже на фоне современных материалов благодаря своей высокой экологичности, тогда как в состав многих искусственных материалов входят небезвредные и даже токсичные вещества. Используются пиломатериалы: доски, рейки, вагонка, плинтусы, накладки и пр., а также изделия из древесины (щиты, паркет и дрНаходят применение более дешевые материалы на основе продуктов переработки древесины и отходов деревообработки: древесноволокнистые, древесностружечные плиты, фанера и т.п. Для устройства чистых полов могут применяться водостойкие сверхтвердые древесностружечные плитки и панели со специально обработанной лицевой поверхностью (ламинат), имеющие высокую прочность при изгибе

Отделочные каменные материалы

Природный камень применяется в основном для наружной отделки монументальных и общественных зданий. Для этой цели используют плиты и блоки из гранита, диорита, сиенита, лабрадорита, андезита, известняка, доломита, кварцита, кремнистого песчаника и др. Толщина плит 4-8 см. Применение мрамора не рекомендуется, так как в окружающей среде современного города он быстро корродирует. Структурно-текстурные особенности горных пород, наличие причудливого рисунка с своеобразным расположением минералов, особенно в полированных плитах, украшают строительные объекты, дают им долгосрочную эксплуатационную защиту от влияния среды.

Широко используется отделка декоративным (архитектурным) бетоном с использованием белых и цветных цементов, с заполнителями из дробленых горных пород – известняка, гранита, мрамора, а также боя цветного стекла и керамики. Применяется искусственный мрамор, изготовленный на минеральном и полимерном вяжущем, который конкурентоспособен природному мрамору, превосходит его по эксплуатационным показателям и имеет большую цветовую гамму. Декоративный бетон должен обладать высокой прочностью и морозостойкостью. Необходимым условием долговечности отделки является также высокая прочность сцепления отделочного слоя с основанием конструкции, стабильная во времени.

Отделочные материалы из керамики, стекла, металла

Из керамики наиболее распространены облицовочные кирпич, блоки, плитки, получаемые из цветных природных глин белого, красного и кремового цветов, а также с добавками пигментов (серых, черных, коричневых, розовых). Производят также объемную керамику с крупным рельефом поверхности или бордюры. Керамическая плитка выпускается специально для полов (более 50 видов), облицовки стен (более 40 видов), реже для облицовки фасадов. На плитки наносят глазурь, что делает их более износостойкими, долговечными и улучшает декоративные свойства. Керамический гранит производят из глинистых материалов с введением минеральных добавок, в том числе пигментов. Плитки из керамического гранита не уступают природному камню по прочности, износостойкости, термостойкости, морозостойкости, текстуре, но более хрупкие.

Плитки для пола изготовляют из поливинилхлорида, инденкумаронового полимера или резины. Износостойкие и химически стойкие плитки получают также из фенолоальдегидных прессовочных порошков, состоящих из полимера, наполнителя и добавок.

Из полимерных материалов можно устраивать монолитные полы, не имеющие швов. Для этой цели применяют мастики, состоящие из связующего полимерного вещества, наполнителей, специальных добавок и красителей. Широкое распространение получили самовыравнивающиеся наливные полы различных составов (эпоксидные, акриловые, полиуретановые и др.). Они характеризуются высокой технологичностью, получением абсолютно ровной поверхности, не нуждающейся в дополнительной шлифовке и полировке, но в то же время – высокой стоимостью. Наиболее прогрессивными являются составы на основе полимерцементных композиций с суперпластификаторами и модификаторами структуры. Полимербетонные наливные полы для промышленных зданий толщиной 20–50 мм не только химически стойки, но и способны выдержать тяжелые нагрузки, возникающие при работе внутрицехового транспорта.

Контрольные вопросы

1. Классификация отделочных материаловпо технологическим признакам

2. Эксплуатационные свойства отделочных материалов

3. Назначения компонентов лакокрасочных материалов, составы, свойства

4. Древесные отделочные материалы

5. Свойства керамических, каменных, металлических, полимерных материалов, участвующих в отделочных работах

Библиографический список

1. Баженов Ю.М. Технология бетона: Учебник. – М.: Изд-во АСВ, 2003. – 500 с.

2. Белов В.В., Петропавловская В.Б. Лабораторные определения свойств строительных материалов: Учебное пособие. – М.: Изд-во АСВ, 2004. – 176 с.

3. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы: Учебник. – М.: Стройиздат, 1986. – 688 с.

4. Козлов В.В. Сухие строительные смеси: Учебное пособие. – М.: Изд-во АСВ, 2000. – 96 с.

5. Максимов С.В., Комохов П.Г., Зверев В.Б. Материалы для конструирования защитных покрытий: Учебное пособие. – М.: Изд-во АСВ, 2000. – 180 с.

6. Попов К.Н., Каддо М.Б., Кульков О.В. Оценка качества строительных материалов: Учебное пособие. – М.: Высшая шк., 2004. – 285 с.

7. Рыбьев И.А. Строительное материаловедение: Учебное пособие. – М.: Высшая шк., 2002. – 701 с.

8. Строительные материалы: Учебник / Под общей ред. В.Г. Микульского. – М.: Изд-во АСВ, 2000. – 536 с.

9. Технология гидроизоляционных материалов: Учебник / И.А. Рыбьев, А.С. Владычин, Е.П. Казеннова и др.; под ред. И.А. Рыбьева. – М.: Высшая шк., 1991. – 287 с.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910